A TSMC pesquisa sistemas de refrigeração integrados ao encapsulamento para lidar com futuros chips de inteligência artificial cuja potência pode chegar a aproximadamente 4.100 W até 2029. A proposta usa microcanais para fazer o líquido refrigerante circular mais perto do silício.
A tecnologia foi apresentada por James Chen, diretor de P&D de Advanced Packaging da TSMC, durante a SEMICON Taiwan 2026. As projeções indicam que o avanço dos aceleradores de IA deve elevar simultaneamente a demanda por energia e a necessidade de remover calor dos pacotes.
Escala dos pacotes de IA
Entre 2024 e 2029, a área dos encapsulamentos CoWoS pode crescer de cerca de 3,3 vezes para mais de 14 vezes a área de um retículo. No mesmo período, a quantidade de transistores voltados à computação em um pacote pode aumentar aproximadamente 48 vezes, enquanto a largura de banda total da memória HBM poderia avançar mais de 34 vezes.
A potência estimada também subiria de aproximadamente 600 W para 4.100 W. As perdas relacionadas à distribuição de energia aumentariam substancialmente no intervalo.
Canais próximos ao chip
Nos sistemas atuais, uma cold plate costuma ficar sobre o encapsulamento. Entre a fonte de calor e o líquido refrigerante há camadas como materiais de interface térmica, que elevam a resistência à transferência de calor.
Uma das soluções avaliadas pela TSMC prevê a integração de pequenos canais à tampa do encapsulamento. Com o líquido circulando por essas estruturas, o calor percorreria uma distância menor até o refrigerante. Em uma etapa posterior, a empresa considera aproximar ainda mais a refrigeração do próprio chip, com microcanais incorporados ao encapsulamento ou ao silício.
A fabricação, porém, se torna mais delicada. A criação de caminhos para líquido perto de componentes caros exige controle de materiais, vedação e processo produtivo, porque uma falha pode inutilizar o conjunto.
A TSMC também pesquisa sistemas de jet impingement, com jatos de líquido direcionados a superfícies quentes, e soluções de duas fases, que usam a passagem do líquido para vapor na remoção de calor. A empresa trabalha ainda com materiais, empacotamento e projeto dos chips para reduzir a resistência térmica em aproximadamente 40%.
Os microcanais continuam em pesquisa e desenvolvimento. A TSMC não anunciou uma geração comercial específica com essa tecnologia nem uma data de adoção em produtos fabricados para clientes.
